Neste trabalho é proposta uma metodologia numérica como ferramenta para avaliação de ambientes térmicos com manequins. A simulação de CFD do ambiente térmico em simulador comercial é integrada à simulação do sistema térmico do corpo humano realizada em código acadêmico. As soluções dos fluxos de calor e temperaturas nas peles são retroalimentadas e a transferência de informações é realizada via arquivo. A geometria do ambiente térmico é simplificada para minimizar os efeitos de problemas com a malha computacional na simulação de CFD, permitindo uma melhor análise do método interativo proposto. O manequim é separado em 15 segmentos cilíndricos representando cabeça, pescoço, tronco, braços, antebraços, mãos, coxas, pernas e pés. Cada segmento é subdividido em quatro quadrantes, totalizando 60 zonas, para capturar assimetrias térmicas e aerodinâmicas. Foi conduzido estudo de validação geométrica de manequim virtual pela comparação de resultados dos coeficientes térmicos obtidos com CFD e resultados obtidos de ensaios experimentais da literatura. A qualidade da malha e o tratamento de parede são discutidos. Os resultados tornam evidente que uma geometria simplificada do manequim é suficiente para estudos e avaliações de ambiente térmico e de conforto térmico quando se utiliza técnicas numéricas de CFD. Os resultados a partir da integração dos simuladores mostram que o método numérico pode ser instável nos segmentos com baixo metabolismo e baixa vazão de sangue, como nos pés e mãos. Pretende-se introduzir na metodologia proposta algum mecanismo que identifique automaticamente este fenômeno, para evitar a divergência do método e tornar a ferramenta mais robusta. / In this work is proposed a new numerical methodology as a tool for thermal comfort evaluation. This method promotes the interaction of the thermal environment simulation and the thermal system of the human body simulation. The commercial CFD simulator FLUENT R and an academician code for human body simulation are used. The solutions are fed back and the transfer is made by file. The geometry of the room is simplified to minimize the effects of problems with the computational mesh in the CFD simulation, allowing a better analysis of the proposed interactive method. The dummy is separated into 15 cylindrical segments representing head, neck, trunk, arms, forearms, hands, thighs, legs and feet. Each segment is subdivided into four quadrants, totaling 60 zones, to capture asymmetries in the heat flux field and temperature field. Was conducted a geometric validation of virtual dummy by comparing results of heat transfer coefficients from literature and CFD simulation. The mesh quality and near wall treatment are discussed. The results show that a simplified geometry of the dummy is sufficient for thermal environment studies and evaluations in CFD simulations. The results from coupled simulations show that the numerical method can be unstable in the segments with low metabolism and low blood flow, as the feet and hands. So, its intended to introduce mechanisms in the methodology to automatically identify this phenomenon and to avoid the divergence of the method to make more robust this methodology.

Nesta dissertação estudamos alguns aspectos da correspondência fluido/gravitação aplicada ao espaço plano em coordenadas de Rindler ingoing. Nosso principal objetivo é estudar o efeito de transformações de Ehlers e simetrias das equações de Einstein no contexto da correspondência fluido/gravitação. Para isso, fazemos uma revisão dos aspectos principais da Relatividade Geral e da Hidrodinâmica, os quais serão empregados ao longo do texto. Damos bastante atenção ao desenvolvimento de um método que permite encontrar soluções da equações de Einstein por meio de uma expansão em derivadas, o qual sera utilizado posteriormente para gerar uma solução-base sobre a qual aplicaremos transformações de Ehlers. Nós mostramos que a métrica de um espaçotempo plano em coordenadas de Rindler ingoing está relacionada a um espaçotempo de Taub por meio de uma transformação de Ehlers e nós utilizamos um método em que nós resolvemos a equação de Killing perturbativamente na expansão no parâmetro $\\epsilon$. Os resultados obtidos com este método não são inteiramente conclusivos, de modo que faz-se necessária uma futura investigação. / In this dissertation we study some aspects of the fluid/gravity correspondence applied to flat space in ingoing Rindler coordinates. Our main goal is to study the effect of Ehlers transformations and symmetries of the Einstein equations in the context of fluid/gravity correspondence. To do so, we review the main aspects of General Relativity and Hydrodynamics which will be employed throughout the text. We devote significant attention to a method that allows us to find solutions to the Einstein equations that by performing a derivative expansion, which will be utilized afterwards to generate our seed solution, upon which we later apply the Ehlers transformations. We show that the metric of flat spacetime in ingoing Rindler coordinates is related to a Taub spacetime by an Ehlers transformation and we utilize an approach in which we solve the Killing equation perturbatively in a parameter expansion. The results obtained by using this approach are not entirely conclusive, and further investigation is still required.

Submitted by Marlucy Farias Medeiros (marlucy.farias@unipampa.edu.br) on 2018-09-27T20:20:32Z No. of bitstreams: 1 Jean Jonathan SCHUSTER 2018.pdf: 18914012 bytes, checksum: 52c8ad92b866291b8d3f75f870cf6441 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlucy Farias Medeiros (marlucy.farias@unipampa.edu.br) on 2018-09-27T21:02:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Jean Jonathan SCHUSTER 2018.pdf: 18914012 bytes, checksum: 52c8ad92b866291b8d3f75f870cf6441 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-27T21:02:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jean Jonathan SCHUSTER 2018.pdf: 18914012 bytes, checksum: 52c8ad92b866291b8d3f75f870cf6441 (MD5) Previous issue date: 2018-02-23 / Em mecânica de fluidos podem destacar-se três tipos de escoamento, escoamento laminar, escoamento transicional e o escoamento turbulento, onde estes ocorrem em uma região denominada de camada limite, sendo está a região que sofre influência direta de uma superfície limítrofe. A existência de tal região ocorre sempre que há fluido em movimento, desde escoamentos em dutos, escoamento na foz de um rio e também no escoamento atmosférico sobre a superfície terrestre. O escoamento na camada limite atmosférica (CLA) é predominantemente turbulento, porém, após o pôr do sol, a incidência de radiação de ondas longas, originando uma camada limite estável (CLE). Nesta camada as escalas de turbulência podem ser diminuídas em praticamente todas as escalas sendo a produção de turbulência predominantemente mecânica. Em noites de céu claro e ventos fracos pode ocorrer forte estratificação das camadas adjacentes a superfície terrestre, o que faz com que a turbulência seja reduzida em várias ordens de grandeza, podendo ressurgir de forma abrupta e imprevisível. Esse fenômeno recebe o nome de intermitência global e ocorre de forma similar a transição laminar-turbulenta. Para tanto, fará-se uso de um método de simulação de grandes turbilhões onde as escalas de sub-grade serão parametrizadas através de um modelo de uma equação. Os resultados mostram que para um conjunto de parâmetros é possível reproduzir um escoamento intermitente semelhante ao observado em experimentos de túnel de vento e em dados obtidos de escoamentos naturais. Além disso, também foram encontradas evidências da existência de um fenômeno caótico para o escoamento intermitente, mas esse fato será levado apenas como uma hipótese pois essa ideia foge do escopo deste trabalho. / In fluid mechanics three types of flow can be highlighted, laminar flow, transitional flow and turbulent flow, they occur in a region called boundary layer, being this region directly influenced by a boundary surface. The existence of such a region occurs when there is fluid motion, from flows in ducts, flow in a riverbed and also in the atmospheric flow on earth’s surface. The flow in the atmospheric boundary layer (ABL) is predominantly turbulent, however, after sunset, the incidence of solar radiation on the surface ceases and then the surface start to lose heat through the radiation of long waves, giving place to a stable boundary layer (SBL), where the turbulence scales can be decreased in practically all the scales being the production of turbulence predominantly mechanical. In clear sky night with low minds, strong stratification of the layers adjacent to the Earth’s surface can take place, which causes the turbulence scales to be reduced by several orders of magnitude and may suddenly and unpredictably arise. This phenomenon recives the name of global intermittence and is similar to a laminar-turbulent transition and occurs in the SBL. So, we will use a Large Eddy Simulation method where the sub-grid scales will be parametrized through a one equation model. The results show that for a set of parameters it is possible to reproduce an intermittent flow, similar to those observed in a wind tunnel experiments and data sampled from natual flows. In addition, evidence of the existence of a chaotic phenomena for intermittent flow has been found, but this fact is only taken as a hypothesis because this idea go beyond the scope of this work.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vitor.pdf: 5712854 bytes, checksum: b3b56770c9a5e06888ee08b2683bc9e8 (MD5) Previous issue date: 2011-07-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / O movimento da água em solos não saturados (zona vadosa) pode ser descrito pela equação de Richards, obtida pela combinação da equação de conservação de massa e da lei de Darcy-Buckingham. Usualmente essa equação é representada sob três formas básicas: h - baseada na carga de pressão, θ - baseada na umidade volumétrica e mista - baseada na combinação das duas variáveis. Essas equações são matematicamente equivalentes; porém, em geral, suas aproximações numéricas podem levar a resultados bastante diferentes. Neste trabalho foram validados e comparados modelos numéricos, implementados em um código computacional na linguagem C, para a aproximação da equação de Richards, nas suas três formas, em uma dimensão. Para isso, empregou-se o método de diferenças finitas centrado no espaço e atrasado no tempo. Visando melhorar a conservação de massa dos modelos utilizados e o tempo de execução do programa, principalmente em problemas que apresentam mudanças bruscas nas condições de contorno e/ou camadas estratificadas, foram também implementadas três estratégias para a escolha do passo de tempo, assim como técnicas para aproximar as não-linearidades nos pontos intermediários da malha computacional e naqueles situados nas interfaces das camadas. A validação dos modelos acima se deu através da comparação das soluções aproximadas com a solução semi-analítica de Philip e a totalmente analítica de Srivastava e Yeh para colunas de solos homogêneas e estratificadas. A partir de dados disponíveis na literatura avaliou-se também a precisão e a eficiência das metodologias estudadas nas: i) aproximações da condutividade e da capacidade hidráulica e ii) na aplicação das estratégias de passo de tempo, quanto à precisão dos resultados simulados, à conservação de massa e ao tempo de execução do programa. De acordo com o desempenho das metodologias analisadas foram apontadas as melhores opções para a solução de cada problema, indicando-se assim alternativas na implementação de modelos numéricos para o escoamento da água na zona vadosa.

Neste trabalho é analisado o transporte de massa em meios porosos rígidos, homogêneos e saturados com um fluido incompressível e monofásico, para os regimes de escoamento laminar e turbulento. A equação de transporte de massa macroscópica para o fluido é obtida com o auxílio do conceito de dupla decomposição, donde surge o termo de "dispersão mássica turbulenta". Os fluxos mássicos devido à dispersão, que aparece no processo de aplicação das médias temporal e volumétrica, são representados por um modelo de difusão proporcional ao gradiente da média intrínseca da fração mássica média no tempo. Os tensores de difusidade mássica resultantes desse modelo são obtidos de dois modos: a) para as componentes turbulentas, devidas às flutuações temporais da velocidade e fração mássica, é utilizado o modelo de difusividade mássica turbulenta onde a viscosidade turbulenta macroscópica é obtida através do modelo macroscópico, e b) para as componentes de dispersão, devido aos desvios espaciais da velocidade e fração mássica, são utilizados os resultados obtidos para os campos microscópicos de velocidade e fração mássica em uma célula unitária com condições de contorno periódicas para o escoamento e um gradiente de fração mássica imposto.

This work focuses on the study of impinging jets actuating in both the presence and absence of a porous bed, in both laminar and turbulent regimes by using numerical simulations. Porous medium was treated as rigid, homogeneous and isotropic. The macroscopic transport equations are written for an elementary representative volume yielding a set of equation valid for the entire computational domain. These equations are discretized using the control volume method and the resulting system of algebric equations are solved by the SIP algorithm utilizing the SIMPLE method for the pressure-velocity coupling. Initially, the laminar flow regime is analyzed, followed by turbulent flow simulations, utilizing both Low and High Reynolds turbulence models. Derivations are carried out under the recently established double-decomposition concept. Results show good agreement with literature data, for both laminar and turbulent cases.

A presente proposta tem como objetivo investigar numericamente a influência de uma inserção porosa em um tubo com contração súbita, no qual duas contrações abruptas diferentes foram empregadas com razão entre as seções de 0,285 e 0,10. Casos com escoamento em regime laminar e turbulento são estudados. Na simulação numérica, são empregadas as equações macroscópicas de conservação de massa, quantidade de movimento e de grandezas turbulentas baseadas no conceito da dupla decomposição, as quais são válidas em todo o domínio computacional. Para o fechamento das equações, modelos de turbulência macroscópico k-e lineares de Alto e Baixo Reynolds e não linear de Alto Reynolds são empregados. Primeiramente, os resultados da simulação, sem a inserção porosa, são comparados com dados obtidos de experimentos existentes na literatura, onde o principal parâmetro de comparação é o coeficiente de perda de carga localizada (kc) devido às súbitas mudanças de seção. Em seguida, o escoamento no duto é simulado numericamente com uma inserção porosa. Parâmetros como porosidade, permeabilidade e espessura são variados, onde, para cada caso, as perdas de carga no duto e o comportamento do escoamento na região de contração são analisados e comparados com os respectivos casos sem inserção porosa. No escoamento em dutos com contração súbita, observa-se uma bolha de recirculação logo após a contração que causa uma diminuição da área útil de passagem de fluido, fenômeno conhecido como vena contracta. A contração adicional (vena contracta) gera uma perda de carga ainda mais elevada, assim uma inserção porosa colocada logo após a contração pode diminuir ou eliminar essa recirculação reduzindo seu efeito no aumento da perda de carga. Porém, por outro lado, a própria inserção porosa gera uma perda de carga adicional. Além disso, em muitas situações na engenharia é desejável eliminar ou reduzir a recirculação, bem como uniformizar o escoamento à jusante da contração no duto. No entanto, dependendo de certos parâmetros, tais como porosidade, espessura e permeabilidade da inserção porosa, a perda de carga gerada pode ser muito elevada. Logo, este trabalho visa investigar o problema de forma a obter um melhor entendimento da interdependência dos parâmetros que compõem o meio poroso no comportamento global do escoamento. No cálculo da perda de carga localizada no duto para os casos sem inserção porosa em escoamento turbulento, os resultados obtidos utilizando o modelo de turbulência não linear apresentam uma melhor concordância com os resultados experimentais encontrados na literatura se comparados aos obtidos através dos modelos lineares. Para os casos com inserção porosa, os resultados mostram que apesar da redução ou eliminação da recirculação, as perdas de carga são sempre mais elevadas se comparadas aos casos sem inserção porosa. Além disso, este trabalho mostra o quanto a bolha de recirculação é amortecida e, ao mesmo tempo, o quanto de perda de carga adicional é gerada dependendo de cada inserção porosa considerada, o que pode ser de extrema utilidade em muitos projetos termo-mecânicos, onde, por exemplo, se deseja reduzir ou eliminar a bolha de recirculação e aumentar a troca de calor.

This work focuses on the study of flow and heat transfer in a parallel plate channel with solid and porous baffles, in both laminar and turbulent regimes by using numerical simulations. The main concern is to validate results by using a unique set of equations (for porous, solid and clear domain) for channels with solid baffles, after that change solid to porous baffles and study the effects on flow and heat transfer. Porous medium is treated as rigid, homogeneous and isotropic. The macroscopic transport equations are written for an elementary representative volume, yielding a set of equation valid for the entire computational domain. These equations are discretized using the control volume method, and the resulting system of algebraic equations is solved by the SIP algorithm utilizing the SIMPLE method for the pressure-velocity coupling. Initially, the laminar flow regime is analyzed, followed by turbulent flow simulations, utilizing both Low and High Reynolds turbulence models. Three different baffles heights were chosen for laminar and turbulent flow, aiming for further comparisons to literature data. Derivations are carried out under the recently established double-decomposition concept. Results show good qualitative agreement with literature data, for both laminar and turbulent cases, and good quantitative agreement with literature data, for laminar and some turbulent results.

As aplicações do escoamento de um jato em fluxo cruzado estão em diversas áreas, como na descarga do ar da cabine de aeronaves, no resfriamento das pás das turbinas a gás, no sistema de propulsão de foguetes. No presente trabalho foi realizada uma simulação numérica do escoamento em regime permanente utilizando o software FLUENT. Para validar o modelo numérico empregado baseou-se no trabalho realizado por Calay e Holdo [

Este trabalho descreve a metodologia a ser utilizada durante a concepção de um sistema de partida pneumático para equipar uma aeronave que utiliza motores turbofan, a teoria envolvida, quais os parâmetros a serem considerados no início e durante o desenvolvimento, especificação do sistema e seus equipamentos, considerações e exigências de sistema visando garantir a sua certificação e finalizando, apresentamos um projeto de um sistema de partida de uma aeronave regional, que aplica toda teoria apresentada anteriormente.